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本地快速推断的语言模型比较：Apple MLX、Llama.cpp与Hugging Face Candle Rust

在自然语言处理（NLP）部署中，推断速度是一个关键因素，尤其是对于支持大型语言模型（LLM）的应用来说。随着Apple M1芯片等新移动架构的兴起，评估LLMs在这些平台上的性能显得尤为重要。本文将对三种流行的LLM库——Apple MLX、Llama.cpp和Hugging Face的Candle Rust进行比较，重点关注它们在Apple M1芯片上的推断和生成速度。

主要库

1. Apple MLX

MLX是为Apple硅优化的机器学习框架，旨在既用户友好，又高效地训练和部署模型。用户可以通过Python的包管理工具pip轻松安装MLX：

pip install mlx

生成文本可以通过安装mlx-lm包来实现：

pip install mlx-lm

之后，可以使用以下代码来加载模型并生成文本：

from mlx_lm import load, generatemodel, tokenizer = load("mistralai/Mistral-7B-v0.1")
response = generate(model, tokenizer, prompt="hello", verbose=True)

GGUF支持

MLX支持GGUF格式，该格式为快速加载和保存模型而设计。用户可通过安装依赖库并利用Python脚本运行模型实现生成任务。

2. Llama.cpp

Llama.cpp库的主要目标是通过4位整数量化在MacBook上运行LLaMA模型。用户可以通过以下步骤开始使用：

git clone https://github.com/ggerganov/llama.cpp
cd llama.cpp
make

3. Hugging Face Candle Rust

Candle是一个轻量级的机器学习框架，专为Rust设计，关注性能和易用性。用户需要首先安装Cargo：

curl https://sh.rustup.rs -sSf | sh

然后，可以通过git克隆Candle库：

git clone https://github.com/huggingface/candle.git

实验模型

在本实验中，选择了两种先进的LLM模型：Mistral-7B和Phi-2，分别进行对比测试。

Mistral-7B

• Q4 GGUF: 使用GGUF格式以加快推断过程。
• 4-bit: 权重表示采用4位，从而减少内存占用。

Phi-2

• Q4 GGUF: 与Mistral-7B采用相似的结构，提供有效的量化训练。
• 4-bit: 同样采用4位权重，优化存储需求。

性能评估

在实验过程中，我们测量了各种库在不同任务中的生成速度。整体实验配置使用了搭载M1芯片的Apple MacBook，配备16GB统一内存。

结果分析

对于Mistral-7B的Q4 GGUF配置，实验表明Llama.cpp在生成速度上优于其他库：

• Llama.cpp: 11 tokens/秒
• Candle Rust: 7–8 tokens/秒
• MLX: 3–4 tokens/秒

对于Phi-2的实验结果：

• Coding Tasks:

  • Llama.cpp: 25 tokens/秒
  • MLX (4-bit): 43 tokens/秒
  • Candle Rust: 8.6 tokens/秒

• Non-coding Tasks:

  • Llama.cpp: 28 tokens/秒
  • MLX (4-bit): 85 tokens/秒
  • Candle Rust: 14 tokens/秒

实验结果总结

通过多次测试发现，Phi-2在编码任务的生成速度低于非编码任务，而Mistral或Llama模型则在所有任务中的生成速度保持相对一致。对于需要在Apple M1芯片上运行的低精度LLM，实现Q4 GGUF布局的支持仍需提升。

结论

从实验结果来看，Llama.cpp在Mistral-7B和Phi-2模型的处理上具备优势。而MLX的最新性能提升则表明，在适当的配置和优化后，它也能够在特定任务中表现出色。随着对GGUF模型的支持不断增强，MLX的潜力可能进一步得到释放。